Życie prywatne W wieku 18 lat poślubiła o 6 lat starszego publicystę Michaela Selsmana. Małżeństwo zakończyło się rozwodem po niespełna 4 latach. Para miała córkę Jill (ur. 1962). W późniejszym okresie Carol przez kilkanaście lat pozostawała w nieformalnym związku z brytyjskim dziennikarzem i pisarzem Davidem Frostem. W latach 70. przyjaźniła się z aktorem i tancerzem Fredem Astaire’em. W prasie pojawiały się wówczas plotki, że mają się pobrać. Jednak w 1980 81-letni Astaire poślubił Robyn Smith, młodszą o 2 lata od Carol Lynley.
Filmografia Filmy Światło w lesie (1958) jako Shenandoe Wakacje zakochanych (1959) jako Betsy Dean Ostatni zachód słońca (1961) jako Melissa „Missy” Breckenridge Kobieta na lato (1963) jako Miriam Caswell Kardynał (1963) jako Mona Fermoyle/Regina Fermoyle Terapia szokowa (1964) jako Cynthia Lee Albright Harlow (1965) jako Jean Harlow Bunny Lake zaginęła (1965) jako Ann Lake Zamknięte okna (1967) jako Susannah Whately Kelton/Sarah Nocny łowca (1972) jako Gail Foster Strzeż się!